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细长轴加工难点及工艺改进措施《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:04:54 阅读: 来源:板擦厂家

2019-08-12 17:54:29来源:顾加栋 齿轮传动

我公司在海新7000方丰耙船绞车和10500吨49米臂式斗轮堆取料机项目中广泛使用了一批总长3至6米,直径160至440毫米左右的细长轴,技术要求为表面粗糙度达到1.6以上,锥度误差在工件全长精度为0.05mm,椭圆度为0.05mm,弯曲度为0.05mm,长度与直径之比是23.55,轴承档公差为0.029mm,然而细长轴刚性差,公差小,稍有误差可能会导致工件报废,从而增加加工成本,甚至影响项目周期。本文经分析研究,将从零件热处理装夹、磨削加工两方面进行工艺改进措施,以减小细长轴加工误差。

1细长轴加工难点主要从以下几点入手

细长轴长径比例大,刚性较差,加工时易受切削力、装卡力、切削热、自身重力和振动等作用影响产生变形,出现直线度、圆柱度等加工误差,经过分析研究,各因素影响作用如下:

(1)工件因径向切削力与装卡径向分离的合力而弯曲;

(2)工件因自重变形和长度与直径比例大而加剧工件的振动,无法保证精度;

(3)工件离心力的作用,加剧工件的弯曲和振动;

(4)磨削力作用下会引起工件振动弯曲变形。

2半精加工的方法与精度要求

细长轴的半精加工要加工好,不然增加磨削难度,半精车经过热处理校直后,数控车床粗车时,目前主要两种装夹方法,中心架和跟刀架装夹。采用跟刀架与中心架组合加工,中心架装夹细长轴,手调三个支撑的用力有可能不均,会产生跳动,而且移位偏离中心。与中心架相比,跟刀架支撑工件能有效解决跳动问题,用车刀在细长轴顶尖40mm处车出基准圆后,架上跟刀架,跟刀架不要紧也不能松,研磨几十分钟,使跟刀架和轴吻合。车外圆时采用小切削量,减小轴向力,降低径向跳动,增加工件刚度,减少变形。细长轴经热处理后中心孔将产生变形,而中心孔是细长轴的基准,车床应对中心孔进行修正研磨,60度为最佳角度,锥度和圆度达到标准要求。

3、采取合理的磨削加工

在磨削长轴时,无论对砂轮、辅助工具、磨削量的选择,工艺安排和技术操作流程都有较高的要求。

3.1对砂轮的要求

首先,砂轮的选择,应稍软,粒数要粗为好,可以减少砂轮在磨削旋转中产生的自激振动;

其次,砂轮的安装与静平衡,平衡架放在工作台上,用水平仪调整好平衡架,要调试精准,将砂轮装上法兰,插入芯轴放到平衡架上。

再次,取下法兰上的平衡块(或称滑块),将平衡架、法兰和砂轮的垃圾清理干净然后,转动一下平衡架上的砂轮,待砂轮停止转动静止状态时,用笔在砂轮上方作记号,此点即为砂轮最轻点,放第一个平衡块(一般为3块)最后,剩下的平衡块,按一定的角度防止,如3块放完,90度旋转,如果砂轮返回,说明砂轮不平衡,继续调整平衡块,直到砂轮左右90度都可以停下来。

3.2对辅助工具的要求

①检修与调整机床

主要是调整头和尾架间的中心距离,将工件加工时精度达到出厂的指标。

②顶尖的选择

公司目前采用的是意大利60度进口顶尖,品质优良,顶尖装好后,先在工件端面打表,调整尾座压力,顶上去观察百分表的变化,力量要掌握好,大小要合适。

③合理使用托架

托架的数量间距应在1米为最佳,可根据轴长平均调整,选放中心架先使两支架不接触工件。一般中心架支架转动的丝杆螺距较大,每旋转一周进给量在1.25mm至2mm,可利用中心架原有结构,增加一套差动丝杆,使其支架片的螺母在旋转同时支架移动量为0.1mm,提高了调整精度。

4、磨削量的选择与操作

4.1磨削量的选择

对于高精度的细长轴磨削应分粗精磨,前一天粗磨好放在机床上12小时去应力冷却,余量留在0.2mm至0.15mm,后精磨,精磨前用同样的方法再修一次砂轮,冷却液要加足,精磨外圆至要求,注意多光磨几次,可以减少工件弯曲度,与椭圆度。

4.2保证磨削量的几点操作

①观察中心架与工件接触面

用涂色法来观察中心架与工件表面接触与否,用眼观察支架前端与工件表面是怎样接触,看火花,当工件砂轮、中心架接触点位置一致时,用手调整中心架,并观察火花是否增大,磨削工件时转速要比常规工件要低,精磨时更低,这是为了减少工件因旋转产生的振荡,而走刀量较大,以便将一部分切向力转化为轴向力,减少径向力。

②磨削过程中要勤修砂轮

砂轮愈钝径向力越大,工件愈易产生弯曲变形,有必要经常修砂轮,保持砂轮锋厉,保证工件的几何精度。选用新的锋利的金刚石笔,以很小而均匀的进给量,进行细密地修正砂轮,工作台纵向速度在0.3至0.8mm,横向切深在0.05至0.01mm后再修光一次。

③磨削过程中如何减少误差(能不能将这一段改成如何减小这几种误差?)

用常规方法磨细长轴,会产生工件表面振动多角行波纹,工件圆柱度超差,产生鼓行、弯曲,鞍行,锥度误差。

1)振动

在细长轴磨削过程中,由于工件与顶尖系统刚性较差,当砂轮不平衡或砂轮修整得不够锋利、砂轮与工件间的摩擦加剧,就会引起振动。

2)鼓形

由于工件刚性不足,或托调整不正确,磨削量过大,使工件产生弹性变形出现鼓形。

3)弯曲

当磨削量太大时,工件过度发热,冷却液又不充分、不及时、不均匀、使工件产生内应力,以致使冷却后产生弯曲变形。

4)鞍行

顶尖顶得过紧,或托架水平支撑压力过大,工件弯曲,导致中不磨去过多,使工件鞍行。

5)锥度

头架和尾架顶尖中心线与工作台运动方向不平行,将使工件产生锥度。

5结论

经过反复实践与总结,采用跟刀架装夹两顶尖顶住工件,用百分表量好细长轴的全长跳动,检修并调整好机床,合理选择砂轮观察轴的跳动量是否一致,正确用好托架和辅助工装,用千分尺、百分表检测精度与跳动量要反复检测,勤停勤量,可以实现细长轴磨削表面粗糙度达到1.6以上,锥度误差在0.05mm椭圆度为0.02mm弯曲度为0.05,保证了产品质量,降低加工成本的同时,缩短了生产周期,使得公司在此类产品的瓶颈性问题取得突破。

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